CN117998890A - 一种oled显示器件结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种OLED显示器件结构及其制造方法，其显示器件结构包括像素区和非像素区以及用于器件内部热量传导散热的温度调节单元结构，所述温度调节单元结构包括有机半导体层和金属导体，所述有机半导体层包括对应P型区设置的P型半导体和对应N型区设置的N型半导体，金属导体连接对应的两个P型半导体和N型半导体形成回路。所述温度调节单元结构包括像素区周围温控结构和非像素区温控结构。利用现有工艺制程构筑温度调节单元结构可实现温度调节功能，无需增加独立工艺制程，制备简便。

Description

一种OLED显示器件结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及OLED显示技术领域，尤其是涉及一种OLED显示器件结构及其制造方法。

背景技术

有机发光二极管(OLED)是新一代显示技术，具有自发光、响应快等显示特性，并且应用于各种显示终端领域。目前应用在微显示领域的Micro-OLED技术也让人们重新关注到OLED另外一种应用方法，由于Micro-OLED其亮度较高，发光效率相对较低因此热量聚集较为严重，严重影响了器件的寿命性能。同时由于不同的区域产生的热量不同，如果局部热量差异较大会导致驱动电路TFT分配不均，电流分布差异也会进而导致颜色差异，严重影响产品的亮度和颜色均一性能。

目前调节器件内部温度的方法众多，大部分是直接在基板或者盖板上贴附各种类型的散热组件，但是由于贴附的膜层中间有导热性较差的粘胶膜会影响散热，因此总体的导热效果并不是很好。

如中国专利CN111105713A公开的一种具备温度调节装置，该装置位于基板远离出光的基板一侧，包含半导体导热单元和散热单元，半导体散热片被配置为响应于加载的直流电压吸收导热单元的热量并通过散热单元散热。能够实现对OLED面板的主动散热。

如中国专利CN111799237A公开的一种具备温度调节装置该装置，该装置位于基板或者衬底的上方，先行放置温度调节单元进行散热，散热单元之上进行发光单元的制作，该单元可以对驱动单元和有机发光单元进行降温增加显示产品自身散热能力。

又如中国专利CN110729339A公开的一种具备温度调节装置该装置，该装置位于封装膜层之上，有多个条形半导体和导电散热片组成。条形半导体由两种类型组成P型和N型，有两个电极分别与两个半导体连接，显示面板将热量传导给条形半导体和导电散热片，条形半导体和导电散热片可以将热量传导到OLED显示装置外，实现热交换，对显示面板进行散热。该专利由于导热单元位于显示单元上方，因此会影响整体的开口率和视角水平。

置于发光单元上侧的类似的方案还有中国专利CN102760749A公开的一种发光器件及其制作方法，其散热单元位于OLED发光单元阴极的顶部通过半导体热电制冷给阴极散热降低器件内部热量累积。温度调节结构若置于有机发光单元组件之上，则会影响产品像素开口率或者视角等光学特性水平。

以上几个专利的实施方法均是在OLED有机发光单元不同区域设置温度调节单元，而且均使用无机类型的半导体进行单独工艺制备，需要增加独立的工艺制程，提升了整体组件的复杂性。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种OLED显示器件结构及其制造方法，其可利用现有工艺制程构筑温度调节单元结构实现温度调节功能，制备简便。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种OLED显示器件结构，包括像素区和非像素区以及用于器件内部热量传导散热的温度调节单元结构，所述温度调节单元结构包括有机半导体层和金属导体，所述有机半导体层包括对应P型区设置的P型半导体和对应N型区设置的N型半导体，金属导体连接对应的两个P型半导体和N型半导体形成回路。

所述温度调节单元结构包括像素区周围温控结构和非像素区温控结构。

所述非像素区在器件的硅基板上对应N型区导出直流电源正极，对应P型区导出直流电源负极。

所述P型半导体包括空穴注入层、空穴传输层以及电子阻挡层。

所述N型半导体包括电子注入层、电子传输层以及空穴阻挡层。

所述金属导体为金属或金属混合物，通过蒸镀方式形成导体结构。

一个所述金属导体连接对应的两个P型半导体和N型半导体形成一个回路单元，一组所述回路单元串联设置。

所述直流电源正极和直流电源负极分开两侧导出设置。

一种所述OLED显示器件结构的制造方法，包括以下步骤：

S1、制作驱动背板：

在硅基板上通过磁控溅射或者热蒸发制作驱动电路，通过曝光掩膜版的不同区域设计，分为像素区和非像素区，在像素区域制作驱动电路，在非像素区制作导电和供电膜层，膜层在和驱动电路由同一工艺制程完成；

S2、制作有机半导体层：

在像素区有机半导体层部分使用整体开口蒸镀的方法，在非像素区公共层该层分为两个区域，即P型区和N型区，通过增加掩膜版的开口在非像素区中的P型区和N型区分别沉积P型半导体和N型半导体；

S3、制作金属导体：

在有机类材料蒸镀结束后，像素区进行阴极蒸镀，同样在非像素区通过掩膜版开口在非像素区域蒸镀同样的金属导体，每个金属导体分别连接上一膜层的P型半导体和N型半导体，形成回路；回路连接P型半导体和N型半导体，最终的N端和P端分别导出直流电源正极和直流电源负极。

进一步的，所述直流电源正极和直流电源负极进行切换。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

该OLED显示器件结构及其制造方法设计合理，利用现有工艺制程构筑温度调节单元结构可实现温度调节功能，无需增加独立工艺制程，制备简便；并且结构可构筑于像素周围或者不发光单元区域，也可以构筑于显示像素区周边的非像素区，只需在预制作区域进行掩膜版开口就可以通过蒸镀在该区域分别沉积该有机类半导体，可以对不同区域进行实施降温，防止热量集中影响显示效果，提高整体寿命。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明具有温度控制功能的OLED截面结构图。

图2为本发明N型半导体区域的膜层结构图。

图3为本发明P型半导体区域的膜层结构图。

图4为本发明另一实施例OLED截面结构图。

图5为本发明像素区和非像素区内温控结构分布图。

图6为本发明空穴类部分材料结构示意图。

图7为本发明电子类部分材料结构示意图。

图中：

101～硅基板、102～驱动电路、103～绝缘层、104～OLED阳极、105～OLED EL、106～导电阴极、107～封装层、108～盖板、109～直流电源正极、110～N型半导体、111～P型半导体、112～直流电源负极、113～金属导体、201～空穴阻挡层、202～电子传输层、203～电子注入层、301～电子阻挡层、302～空穴传输层、303～空穴注入层、501～金属导体引线、502～非像素区温控结构、503～像素区周围温控结构。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1至图5所示，该OLED显示器件结构，包括像素区和非像素区以及用于器件内部热量传导散热的温度调节单元结构，温度调节单元结构包括像素区周围温控结构503和非像素区温控结构502以及金属导体引线501。该温控结构可构筑于像素周围或者不发光单元区域，也可以构筑于显示像素区周边的非像素区，只需在预制作区域进行掩膜版开口就可以通过蒸镀在该区域，分别沉积对应有机类半导体，通过该结构可以对不同区域进行实施降温，防止热量集中影响显示效果，提高整体寿命。

优选的，温度调节单元结构包括有机半导体层和金属导体，有机半导体层包括对应P型区设置的P型半导体111和对应N型区设置的N型半导体110，金属导体连接对应的两个P型半导体和N型半导体形成回路；并且非像素区在器件的硅基板上对应N型区导出直流电源正极，对应P型区导出直流电源负极；直流电源正极和直流电源负极分开两侧导出设置，导出简便。

P型半导体包括空穴注入层、空穴传输层以及电子阻挡层；优选的，空穴注入层的材料为m-TDATA、TDATA、2-TNANA、F4TCNQ、HATCN等任一材料，空穴传输层的材料为NPB、TPD、TAPC等任一材料。

N型半导体包括电子注入层、电子传输层以及空穴阻挡层；电子传输层的材料为Alq3、Gaq3、BPhen、TmPyPB、TPBI以及LG201等任一材料，电子注入层的材料为Liq或LiF。

金属导体为金属或金属混合物，通过蒸镀方式形成导体结构。利用现有工艺制程构筑温度调节单元结构可实现温度调节功能，无需增加独立工艺制程，制备简便。

一个金属导体连接对应的两个P型半导体和N型半导体形成一个回路单元，一组回路单元串联设置；或者增加每个半导体的面积和金属导体的面积；通过串联方式或增加面积均可提升温度调节效果。

本发明OLED显示器件结构的制造方法，包括以下步骤：

S1、制作驱动背板：

在硅基板上通过磁控溅射或者热蒸发制作驱动电路，通过曝光掩膜版的不同区域设计，分为像素区和非像素区，在像素区域制作驱动电路，在非像素区制作导电和供电膜层，膜层在和驱动电路由同一工艺制程完成；

S2、制作有机半导体层：

在像素区有机半导体层部分使用整体开口蒸镀的方法，在非像素区公共层该层分为两个区域，即P型区和N型区，通过增加掩膜版的开口在非像素区中的P型区和N型区分别沉积P型半导体和N型半导体；

S3、制作金属导体：

在有机类材料蒸镀结束后，像素区进行阴极蒸镀，同样在非像素区通过掩膜版开口在非像素区域蒸镀同样的金属导体，每个金属导体分别连接上一膜层的P型半导体和N型半导体，形成回路；回路连接P型半导体和N型半导体，最终的N端和P端分别导出直流电源正极和直流电源负极。

本发明优选实施例1：

制作驱动背板：

在硅基板101上通过磁控溅射或者热蒸发制作驱动电路102，通过曝光掩膜版的不同区域设计，分为像素区和非像素区，非像素区包含像素与像素之间的区域以及像素外至封装层的边缘，在像素区域制作驱动电路，在非像素区设计导电和供电膜层，该膜层在和驱动电路由同一工艺制程完成。

驱动电路的材料可以是：Al(铝)、Au(金)、Ag(银)、W(钨)、Cu(铜)、Ti(钛)锌(Zn)、钼(Mo)、铁(Fe)、锡(Sn)、镍(Ni)、镁(Mg)及它们的交替膜层或者合金金，在制作驱动电路后进行OLED阳极的ITO制作，类似驱动电路，ITO分别在像素区和非像素区同时由同一工艺制程完成，经过涂胶曝光显影后形成不同图案，其中在非像素区形成和109同样的图案，作为导电供电层的辅助膜层；像素区形成依次设置硅基板101、驱动电路102、绝缘层103、OLED阳极104、OLED EL105、导电阴极106、封装层107以及盖板108的器件结构。

制作有机半导体层：

在像素区有机半导体层部分使用整体开口蒸镀的方法，在非像素区公共层该层分为两个区域，即P型区和N型区，通过增加掩膜版的开口在非像素区中的P型区和N型区分别沉积P型半导体111和N型半导体110，P型半导体包含如下膜层HIL(空穴注入层303)、HTL(空穴传输层302)、EBL(电子阻挡层301)、N型半导体包含HBL(空穴阻挡层201)、ETL(电子传输层202)、EIL(电子注入层203)。空穴注入层材料采用本领域内常用材料包含但是不限于如下：m-TDATA、TDATA、2-TNANA、F4TCNQ、HATCN等或其掺杂；空穴传输型材料可以使用NPB、TPD、TAPC以及其他商用材料；空穴类部分材料结构如图6所示。

电子传输层ETL可以采用本领域内常用的电子传输材料，如Alq3、Gaq3、BPhen、TmPyPB、TPBI等，同样也可以使用商用电子传输材料如LG201等。电子注入层EIL可以采用本领域内常用的电子注入材料，如Liq、LiF等。电子类部分材料结构如图7所示。

制作金属导体：

在有机类材料蒸镀结束后，像素区进行阴极蒸镀，同样在非像素区通过掩膜版开口在非像素区域蒸镀同样的金属导体，每个金属导体分别连接上一膜层的P型半导体111和N型半导体110，形成回路。回路连接P型半导体和N型半导体，最终的N端和P端分别导出至直流电源正极109和直流电源负极112。金属导体可以采用本领域内常用的阴极材料，如金属(Al，Ag)或金属混合物(Ag掺杂的Mg、Ag掺杂的Ca等)，也可以将阴极改性，形成电子注入层/金属导体层结构，如LiF/Al、CsCO3/Al、Yb/Al等常见结构。

通过对电源正极和负极施加一定电压(0～10V)，根据帕尔贴效应，Qл＝л*I，л＝a*Tc式中：Qπ为放热或吸热功率π为比例系数，称为珀尔帖系数，I为工作电流，a为温差电动势率，Tc为冷接点温度，吸热功率与电流成正比，在OLED点亮工作时，顶端的金属导体113吸收来自封装层107和表面盖板108的热量，在另一端通过与有机半导体连接的金属散热并将热量传递至硅基板101，由于硅基板规整的晶格结构以及出色的导热系数(148～200W/(m·K))，可将器件表面和内部的热量由基底充分导出；从而可大大提升在较高环境温度下的散热效率，使得所述显示面板具有更优良的耐高温可靠性以及更长的使用寿命；另外实际过程中可以采用串联方式，即在一定区域内连接更多的P型半导体和N型半导体，或者增加每个半导体区域的面积和金属导体113的面积以及提升温度调节效果。

实施例2：

与实施例1不同之处为：

对于局部过热区域，例如IC附近的热量累积区域，可以按照实施例1的方法，在制备该结构结束后通过切换电源正负极输入端，可以将硅基板101的热量逆向传递至封装和盖板，降低硅基板热量累积同时提升局部区域的温度均一性。在同一个区域内根据热量分布区域设置不同的功能区域，通过驱动电压正负以及电压高低可以在一定程度上调节温度均一度，温度均一度同时会影响显示亮度和色彩的均一度，因此可改善诸多外观类均一性不良。

本发明中，在与OLED制程同时，利用同样蒸镀有机和金属材料，构筑特殊的具有温度调节功能的结构，不需要增加特殊的工艺制程既可以实现该功能。可以实现对由器件顶部向硅基板传递多余热量，或者逆向传递硅基板热量聚集部位的热量达到改善器件寿命和提升均一性的目的。

本发明温控结构可构筑于像素区周围或者不发光区域，也可以构筑于显示像素区边缘的非像素区，只需利用蒸镀掩膜版开口就可以通过分区域分别沉积该有机类半导体，通过调节施加直流电压的大小和正负，该结构单元可以对不同区域进行实施温度调节。

上述仅为对本发明较佳的实施例说明，上述技术特征可以任意组合形成多个本发明的实施例方案。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种OLED显示器件结构，包括像素区和非像素区以及用于器件内部热量传导散热的温度调节单元结构，其特征在于：所述温度调节单元结构包括有机半导体层和金属导体，所述有机半导体层包括对应P型区设置的P型半导体和对应N型区设置的N型半导体，金属导体连接对应的两个P型半导体和N型半导体形成回路。

2.如权利要求1所述OLED显示器件结构，其特征在于：所述温度调节单元结构包括像素区周围温控结构和非像素区温控结构。

3.如权利要求1所述OLED显示器件结构，其特征在于：所述非像素区在器件的硅基板上对应N型区导出直流电源正极，对应P型区导出直流电源负极。

4.如权利要求1所述OLED显示器件结构，其特征在于：所述P型半导体包括空穴注入层、空穴传输层以及电子阻挡层。

5.如权利要求1所述OLED显示器件结构，其特征在于：所述N型半导体包括电子注入层、电子传输层以及空穴阻挡层。

6.如权利要求1所述OLED显示器件结构，其特征在于：所述金属导体为金属或金属混合物，通过蒸镀方式形成导体结构。

7.如权利要求1所述OLED显示器件结构，其特征在于：一个所述金属导体连接对应的两个P型半导体和N型半导体形成一个回路单元，一组所述回路单元串联设置。

8.如权利要求3所述OLED显示器件结构，其特征在于：所述直流电源正极和直流电源负极分开两侧导出设置。

9.一种如权利要求1至8任一项所述OLED显示器件结构的制造方法，其特征在于：所述制造方法包括以下步骤：

S1、制作驱动背板：

在硅基板上通过磁控溅射或者热蒸发制作驱动电路，通过曝光掩膜版的不同区域设计，分为像素区和非像素区，在像素区域制作驱动电路，在非像素区制作导电和供电膜层，膜层在和驱动电路由同一工艺制程完成；

S2、制作有机半导体层：

在像素区有机半导体层部分使用整体开口蒸镀的方法，在非像素区公共层该层分为两个区域，即P型区和N型区，通过增加掩膜版的开口在非像素区中的P型区和N型区分别沉积P型半导体和N型半导体；

S3、制作金属导体：

在有机类材料蒸镀结束后，像素区进行阴极蒸镀，同样在非像素区通过掩膜版开口在非像素区域蒸镀同样的金属导体，每个金属导体分别连接上一膜层的P型半导体和N型半导体，形成回路；回路连接P型半导体和N型半导体，最终的N端和P端分别导出直流电源正极和直流电源负极。

10.如权利要求9所述制造方法，其特征在于：所述直流电源正极和直流电源负极进行切换。